重庆交通大学学报（自然科学版）

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基于聚类分析的水上交通事故影响因素研究

张庆年1，张瑨1,杨杰2，杨娇1，叶梦雯1

2022, 41(06): 1-7. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.01

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为了研究影响水上交通事故严重程度的主要因素，利用因子分析法将自变量转化为相互独立的公共因子，根据得到的主因子，利用K均值聚类算法聚类水上交通事故数据，最后采用Logistic模型对事故数据建立严重程度分类模型。结果表明：相较于潜在类别的Logistic回归，基于聚类分析构建的Logistic回归模型准确识别率和预测精度均更高；季节、事故致因、船舶归属等仅在某一类别中显著；时间段、总吨、船舶类型等在多个类别显著，且总吨虽然在多个类别中显著，但其对于事故严重程度的影响方向不同。

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基于GASA的带时间窗航运空箱调运模型

闵德权，孙海萍

2022, 41(06): 8-13. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.02

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空箱调运是航运集装箱运输中不可缺少的环节，当集装箱过早到达港口时会产生港口储存费用，当集装箱过晚到达港口时会产生机会损失成本。基于此，通过考虑集装箱种类及运输方式的多样性，建立了以总成本最小为目标带时间窗约束的空箱调运模型；在遗传算法基础上引入模拟退火算法对该模型进行求解，以一定的退火概率来确定是否接受变异；通过适应度排序来采取精英保留政策防止最优个体被破坏，并构造了惩罚项处理约束条件。研究结果表明：遗传模拟退火算法(GASA)能够有效的解决空箱调运问题。

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基于双层规划的公交网络潜在运输能力确定

吴磊1，董柯洋2 ,周小祥3

2022, 41(06): 14-21. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.03

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城市公共交通系统运输能力及其鲁棒性、坚韧性等问题是近年研究的热点。根据城市公共交通系统的特性，以运营部门和出行者双方的利益最大为目标，提出了一个双层规划模型来确定公交网络的潜在运能。在双层规划模型中，上层模型为一个最小费用最大流模型，下层模型是一个随机用户均衡配流模型。针对所提出的模型，设计了基于OD量增广的求解算法，并给出了一个简单的网络来说明模型和求解算法的有效性。结果表明：该模型和求解算法可以有效找到运营者和出行者之间的利益平衡点。

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基于EEMD和小波阈值的短时交通流预测研究

马莹莹，靳雪振

2022, 41(06): 22-29. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.04

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为克服现有短时交通流预测方法未能充分考虑交通流的随机性、非线性特征，提出一种基于集合经验模态分解（empirical mode decomposition, EEMD）结合小波分析的短时交通流预测模型构建方法。首先，利用EEMD将原交通流数据分解为N个本征模态函数（intrinsic mode fuction, IMF）和1个趋势项（residual, Res）；其次，使用小波分析对含噪声信号的本征模态函数进行小波分析处理；最后，提出两类模型构建方法：①将经过小波分析处理后的N个IMF和Res进行重构，将其分别输入长短期记忆网络模型（long short-term memory, LSTM）、序列模型（sequence to sequence, Seq2seq）和引入注意力机制序列模型（seq2Seq attention），模型输出即为最终预测值（方法1）；②将小波分析处理后的IMF和Res分别输入LSTM模型、Seq2seq模型和Seq2Seq Attention模型，模型输出为各分量预测值，将其重构后即为最终预测值（方法2）。将两类模型预测方法分别与初始LSTM、Seq2seq和Seq2Seq Attention模型以及基于小波分析与LSTM、Seq2seq和Seq2Seq Attention模型的组合预测模型进行对比实验，结果表明：两类模型构建方法能够显著提升初始预测模型的预测性能，相较于基于小波分析的组合预测模型，其预测性能均有所提升，且相较于方法1，方法2对模型性能的提升效果更加显著。

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基于前景理论的换道决策模型研究

顾金刚1，蒲科辰2，杨达1,2，吕蒙2，朱自博1

2022, 41(06): 30-36. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.05

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换道行为是基本的驾驶行为之一，是交通仿真的基本算法，研究换道行为有着重要的意义。目前学者们建立的很多换道模型中有一个很强的假设，即所有的驾驶员是完全理性的，无法体现驾驶员在评价车道效用的有限理性，使得模型与实际情况不符。鉴于此，引入前景理论建立新的换道决策模型，可体现驾驶员在换道决策过程中潜在的非理性行为，模型可反映更加真实的驾驶行为。根据现有研究，选用前车速度和车头间距2个指标评价驾驶员对车道的满意度，综合考虑驾驶员的风险偏好以及对客观概率的权衡，在此基础上计算不同车道的前景值并建立Logit模型，最终得到驾驶员做出换道决策的概率。研究发现该模型比基于随机效用理论的模型有更好的准确度，模型适用性更强，而且换道决策过程中驾驶员对于目标车道后车的接收信息和认知比较有限。

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基于混合交通环境下的左转待转区设置研究

成卫，赵界，李冰

2022, 41(06): 37-45. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.06

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为了对混合交通环境下左转待转区进行优化设计，通过拟合实际数据，确定左转机动车延误与左转非机动车排宽、膨胀数的复合关系，提出了待转区机非膨胀冲突次数模型及非机动车影响下的左转待转区通行能力计算模型；根据左转机非膨胀冲突的严重性，分别提出非机动车直接左转和提前放行的组织优化方式。最后以实际交叉口为例，从待转区几何设置以及非机动车组织方式进行优化，对比改进前后待转区机非冲突次数和通行能力的变化情况。结果表明：当左转机动车与非机动车冲突较为严重时，交叉口通行效益得到明显改善，并且优化后交叉口左转待转区通行能力基本不变，但总的冲突次数分别下降46.2%和23.6%，提出的非机动车影响下的左转待转区设置方法能够有效地降低城市道路交叉口混合左转车流的安全隐患。

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面向资源管理和综合服务的区域停车场评价

韩艳1，彭玉青1，段晓宁1，赵屾2，陈徐梅2

2022, 41(06): 46-52. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.07

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为提高区域停车场运行效率，提高公众出行服务水平，分别从政府、运营者、使用者角度探讨区域停车场的资源管理和综合服务需求，构建考虑了运行效率、服务水平、交通影响、信息化水平等六方面的区域停车场综合评价指标体系。基于模糊综合评价法构建了区域停车场评价模型，并以某区域停车场为例开展算例分析。算例分析结果表明：区域1和区域2停车场综合服务能力均处于B和C等级之间，最薄弱指标为运行效率，分别为1.92和1.15。

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高速公路隧道遮光棚经济性分析

韩直1，2，关雨嫣2

2022, 41(06): 53-57. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.08

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为了降低隧道运营期间的能耗与工程造价，利用视觉适应性曲线分别对是否架设隧道遮光棚的两种不同情况建立了单个隧道、毗邻隧道的亮度数学模型和所需光通量差值模型，基于差值模型计算了二者之间照明功率的差值。考虑遮光棚建设费用及后续运营维护费用，分析设置遮光棚的照明经济性，并提出了设置遮光棚的条件：仅考虑遮光棚建设费用，当节省下来的灯具光通量的费用大于等于建设费用时，设立遮光棚更具照明经济性；若考虑遮光棚建设与后续维护费用，当节省下来的灯具光通量费用、电费以及灯具维护费总和大于等于遮光棚的建设费用与维护费用时，设立遮光棚更具照明经济性。

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地震作用下不同截面车站结构动力特性研究

任青阳1,2，彭子健2，王飞飞2，赵梦园2

2022, 41(06): 58-65. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.09

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竖向地震作用下，车站上覆土极易被剪坏而产生惯性力效应，增加车站结构负载，影响关键结构抵抗外力及变形的能力。参考日本大开地铁车站的截面尺寸，通过ABAQUS建立了地铁车站二维和三维模型，开展了非线性动力时程分析，获得了中柱端部的相对位移时程响应以及竖向荷载在中柱和侧墙上的分布情况；建立了三维中柱精细化模型，通过将二维分析中获得的中柱端部相对位移响应作为荷载施加在三维中柱精细化模型顶面上,获得了不同截面形式下中柱的承压比与侧墙的受力情况，以及中柱震后的破坏形态。研究结果表明：上覆土体的抗剪能力失效后，在竖向地震作用下，其惯性力作用于车站结构顶板，该惯性力与水平地震作用下侧壁土体产生的剪切荷载的耦合作用使矩形截面下中柱发生压剪破坏，进而退出受力;采用拱形截面可以缓解地震作用下中柱结构的高轴压比工作环境，同时改变了中柱的长细比，提高其延性，使其在震后仍保持着持力状态，避免了车站结构的整体破坏。

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钢桁腹混凝土组合梁挠度计算方法研究

陈建兵1,蒋明利1,周晨2,匡冠桦1

2022, 41(06): 66-72. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.10

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为了研究钢桁腹混凝土组合梁在竖向荷载下的变形性能，考虑钢桁腹杆的剪切变形，引入钢桁腹混凝土组合梁剪切变形位移函数，利用Timoshenko梁理论与能量变分原理，推导出钢桁腹混凝土组合梁在不同加载工况下的挠度计算方程。结合ABAQUS有限元分析算例，对比分析简支钢桁腹混凝土组合梁在不同加载工况下的挠度值。研究结果表明：钢桁腹混凝土组合梁挠度计算公式的结果与有限元分析值吻合良好；剪切变形和弯曲变形对钢桁腹混凝土组合梁的挠度影响在98%以上，剪力滞效应产生的附加挠度仅有1.2%左右。

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禹门口大桥边跨大节段合龙施工控制技术

魏家乐1，舒涛1,2，王旭3

2022, 41(06): 73-78. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.11

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大跨度钢-混组合梁斜拉桥在合龙段施工过程中，存在控制精度要求高、控制难度大等问题。以一座主跨565 m的双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥为例，针对该桥具有边跨合龙段长、合龙口高差大的特点进行边跨大节段配切合龙施工控制。为顺利合龙，首先通过建立空间梁-板组合模型，精细化模拟散件拼装过程，准确计算合龙配重；其次对上下游合龙口的主梁间距、标高、轴线偏位进行48 h联测，确定最佳合龙温度；最后确定各合龙段钢主梁的精确制造参数。实践证明：配切法对大节段合龙施工适用性较好，该桥合龙精度很高。

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水泥路面水性环氧稀浆下封层与半刚性基层间的黏结性能研究

杨建华，方滢，张争奇

2022, 41(06): 79-86. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.12

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为了探究水泥路面水性环氧稀浆下封层与半刚性基层间的黏结性能，首先通过原材料的选取和混合料配合比设计，成型“半刚性基层+水性环氧稀浆封层+水泥混凝土板”组合试验试件。在此基础上，借助具有竖向荷载的直接剪切试验，对比分析不同稀浆封层结合料条件下的封层级配、封层后期养生温度、封层成型温度和半刚性基层表面污染程度对稀浆封层和半刚性基层层间黏结性能的影响，并提出保证二者层间黏结性能的措施。试验结果表明：相比于基质乳化沥青和SBR改性乳化沥青，水性环氧-SBR改性乳化沥青稀浆封层与半刚性基层间的黏结性能明显较优；各因素对不同结合料的封层与半刚性基层间的黏结性能影响程度一致，均表现出封层级配、成型温度和污染程度对层间黏结性能影响较大，而后期养生温度对层间黏结性能影响较小的特点；建议采用细粒式封层，在20 ℃的成型温度下铺筑封层且在铺筑前清扫半刚性基层下承层的措施，以保证层间的黏结性能。

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微表处级配及外加剂对路面行车噪音的影响

孔令云1，王健2，罗雅丹3

2022, 41(06): 87-91. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.13

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微表处路面的行车噪音相较于热拌沥青混合料路面更大，过大的噪音严重制约着微表处路面技术的推广应用。采用室内加速加载试验，结合自主研发的噪声测试系统，以油毛毡试件的形式，研究了微表处级配、外加剂类型对微表处路面行车噪音的影响。结果显示：微表处级配越细的、微表处路面轮胎振动加速度越小；试验过程中的噪声值和振动加速度变化值较为稳定，不随时间增长而产生较大波动；橡胶颗粒以及纤维颗粒的掺入均能有效降低原微表处路面噪声。

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生物再生剂对老化沥青分子聚集行为的影响

汤文，郭颖君，吕悦晶，陈华

2022, 41(06): 92-97. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.14

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采用傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)试验分析了沥青老化过程中的官能团变化，建立了老化沥青12分子模型；加入类固醇和羧酸构建两种老化沥青-再生剂分子动力学模型，计算了不同温度下沥青质的质心径向分布函数(radial distribution function)，进而研究其聚集行为。研究结果表明：随着温度升高，沥青质分子的聚集程度逐渐降低；两种生物再生剂在低温下加剧了沥青质聚集，常温下均具有较好的解聚集效果，且类固醇性能优于羧酸，高温条件下其解聚集效果减弱；两种再生剂在常温下的最佳掺量均为10%。

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降雨入渗及交通荷载耦合作用下对粉土路基的影响分析

耿大新，孟成，王俊，杨泽晨

2022, 41(06): 98-104. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.15

摘要 ( )

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采用模型试验分析了降雨入渗及交通荷载耦合作用下对路基的影响，分别分析了低液限粉土路基在循环交通荷载作用下以及在降雨入渗和交通荷载的耦合作用下路基的应力状态及沉降发展情况，从宏观层面研究了降雨及交通荷载对路基的承载性能的影响。随后，通过电镜扫描实验，对初始状态的路基、循环交通荷载作用下的路基、降雨入渗及交通荷载耦合作用下的路基分别取样扫描，从细观结构层面研究了路基承载性能减弱的原因。结果表明：在双轮组单圆交通荷载的作用下路基的承载性能无明显变化，而在降雨入渗及交通荷载的耦合作用下路基的承载性能明显下降，基层上表面的动应力减少约17%，沉降增大20%左右。

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线场分析法在断续周期裂纹岩体拉伸断裂破坏中的优化应用

唐红梅，周福川，闫凝，商超

2022, 41(06): 105-112. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.16

摘要 ( )

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背斜核部岩体发育大量拉裂纹，科学解译这一特殊而普遍的地质现象有助于该地区对工程岩体质量的评价、利用并加深对地质灾害演化机制的认识。将位于背斜核部拉应力区的断续裂纹岩体地质模型概化为周期裂纹模型，进一步获取中心裂纹力学模型，引入优化后的线场分析法进行研究。结果表明：裂纹贯通率越高，形状修正系数对裂纹尖端应力强度因子的调增作用越大；应力修正值关于裂纹贯通率具有非线性单调递增特性，关于外荷载呈线性单调递增性质；以灰岩岩体为例，各种理论计算的岩体抗拉强度验证了模型的解是合理的；裂纹半长不变时，岩体抗拉强度随裂纹贯通率增大而降低；裂纹贯通率恒定时，岩体抗拉强度随裂纹半长增加而降低；岩体抗拉强度与裂纹半长的平方根成反比，表现出岩体抗拉强度随裂纹半长线性变化而呈非线性变化规律；裂纹半长介于0.2~2.0 m时，灰岩岩体的抗拉强度均未超过1.0 MPa。经优化后的断裂力学线场分析法更加方便快捷，而岩桥静力平衡因子是求解岩桥应力修正值、岩桥拉应力、应力强度因子、形状修正系数和含中心裂纹岩体抗拉强度等岩体断裂特征参数的关键，研究结果具有一定的理论价值和工程意义。

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工程勘察设计BIM技术在滑坡治理工程中的应用

彭海游1, 陈渝2, 任秀文3, 陈柏林1, 郭琪1,邹常生3

2022, 41(06): 113-118. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.17

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三维地质在油气、水利水电、矿产等领域已得到大量应用，而从三维地质发展起来的工程勘察设计BIM技术在滑坡治理工程中的应用实例相对较少。通过对现有软件的整合，充分发挥各软件特点，形成了一种滑坡治理工程勘察设计BIM技术应用方法。首先对地形测绘、地质钻孔和地质剖面等勘察数据进行处理；然后借助GOCAD软件的流程化建模方法构建三维地质模型；最后将三维地质模型导入数值分析软件开展滑坡治理工程设计。以重庆周家岩滑坡治理工程为例对提出的工程勘察设计BIM技术方法进行了实际应用，其工程实际效果论证了技术方法的可行性和实用性。

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基于CNN-LSTM模型及小样本数据的水库二氧化碳通量预测

秦宇1，欧阳常悦1，方鹏2

2022, 41(06): 119-125. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.18

摘要 ( )

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整合了2016年—2017年云贵高原岩溶深水水库——万峰湖水库表层CO2分压［p(CO2)］及对应的水质指标，计算了水-气界面CO2通量并分析其与水质的线性相关性，最终在收集的样本数据下建立了水库CO2通量预测的卷积神经网络与长短时记忆神经网络混合模型(CNN-LSTM模型)。研究表明：万峰湖水库夏季的CO2通量仅与pH和氧化还原电位(ORP)有显著的相关性，而冬季的CO2通量与水温(T)、pH、碱度(ALK)、总溶解固体物质浓度(TDS)和电导率(Cond)均有显著的相关性，在一个完整的水文年内，6个水质指标均为CO2通量的重要影响因素。使用80%训练集数据训练CNN-LSTM模型，20%测试集数据测试模型的绝对均值误差(MAE)，均方根误差(RMSE)和相关性(R2)，并且建立CNN神经网络模型、LSTM神经网络模型和全连接神经网络模型(DNN)与之对比。4种模型预测值与实测值的相关性(R2)均高于0.90， CNN-LSTM模型的MAE与RMSE分别为2.64、3.85 mmol/(m2·d)，均低于另外3种神经网络模型，CNN-LSTM模型能在样本数量较小的情况下取得最好的CO2通量预测效果。

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基于t-SNE与模糊聚类的电动汽车行驶工况构建

王金刚1, 2, 3，徐航1, 2，刘海1, 2，于晗正男4，刘昱4

2022, 41(06): 126-132. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.19

摘要 ( )

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通过构建典型城市的电动汽车行驶工况，可对其行驶与能耗规律进行预测。以天津市为例，采集10辆纯电动乘用车1个月的实际道路数据，基于短行程片段提取20个特征参数和24个分布参数，使用t分布领域嵌入算法、模糊C均值聚类及灰色关联分析等方法进行工况构建；利用MAPE和K-S检验验证构建工况的有效性；并对比分析了国内外典型的行驶工况。研究结果表明：已构建工况与实际道路数据MAPE误差为3.82%；K-S检验值为0.047 1和0.012 6；所构建工况符合实际的行驶情况。

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基于QPSO算法的智能网联汽车路径跟踪控制研究

曹青松1，易星2，许力2

2022, 41(06): 133-139. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.20

摘要 ( )

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路径跟踪问题是智能网联汽车的研究热点之一，路径跟踪控制器设计的好坏直接影响智能网联汽车跟踪行驶时的可靠性。综合考虑车辆的路径跟踪精度和横向稳定性，建立两自由度汽车操纵动力学模型和路径跟踪位姿误差模型。通过反推法确定期望横摆角速度表达式，运用二次型最优控制方法设计路径跟踪控制器。采用量子粒子群算法(quantum-behaved particle swarm optimization, QPSO)，对期望横摆角速度表达式中的参数c1、c2和k进行优化。以车辆换道和弯曲道路行驶为例，仿真研究控制器参数优化后的控制效果，以及不同车速和不同路径曲率的频率下控制器的鲁棒性。结果表明：参数c1、c2和k优化后，控制器改善了车辆质心侧偏角和横摆角速度的控制效果；当车速和路径曲率的频率变化时，控制器具有较明显的鲁棒性。能够进一步改善车辆的路径跟踪精度和横向稳定性，为智能网联汽车的路径跟踪控制研究提供一定的参考。

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磁流变阻尼器神经网络逆模型的优化

胡启国，苟中华，于志委

2022, 41(06): 140-146. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.06.21

摘要 ( )

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针对通过汽车磁流变阻尼器半主动悬架期望阻尼力反求输入控制电流难以确定的问题。首先考虑到磁流变阻尼器正向动力学模型存在明显的非线性滞回特性，采用通用性较强的Spencer现象模型建立正向模型，并结合BP神经网络建立磁流变阻尼器逆模型；然后利用粒子群算法的极速收敛整体寻优能力优化具有强映射能力的BP神经网络，以提高输入控制电流的准确性；最后基于优化后的磁流变阻尼器逆模型并结合半主动悬架控制系统进行了仿真验证。仿真结果表明：与实际的控制电流相比，优化后的磁流变阻尼器逆模型更能准确计算输入控制电流，其相对误差大幅降低；此外，经优化后悬架各项性能指标均得到了改善。

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